珠江三角洲地区推广LPG汽车的效益分析

摘 要

摘要：针对珠江三角洲地区，通过比较LPG汽车燃料与普通汽车燃料的性质、不同燃料汽车尾气污染物含量和燃料费用，论证了LPG作为清洁汽车燃料具有优越的环保效益和经济效益。建议鼓
摘要：针对珠江三角洲地区，通过比较LPG汽车燃料与普通汽车燃料的性质、不同燃料汽车尾气污染物含量和燃料费用，论证了LPG作为清洁汽车燃料具有优越的环保效益和经济效益。建议鼓励推行LPG汽车。
关键词：燃气汽车；液化石油气汽车；汽车燃料；环保效益；经济效益
Abstract：The environmental and economic benefits of using LPG as clean vehicle fuel in Zhujiang River Delta region are demonstrated by comparing the fuel property between LPG vehicle and general vehicle as well as the pollutant content in emissions from vehicles using different fuels and fuel cost.It is suggested that use of LPG vehicles should be encouraged.
Key words：gas vehiele；LPG vehicle；vehicle fuel；environmental benefit；economic benefit
    汽车工业的高速发展给人类带来了经济的繁荣和生活的便利，同时也给城市带来了大气污染和紧张的能源需求。随着石油资源的日渐减少以及巨大的环境威胁，能源与环境问题已成为21世纪全球面临的重大挑战，对我国来说尤为严峻。其中，交通能源消耗是造成局部环境污染和全球变暖的主要因素之一。为此，全球大多数国家或地区已达成共识：交通能源转型势在必行。燃气汽车具有低速性能好，适宜在车辆拥挤、人口稠密的大城市使用[1]。
1 珠江三角洲经济与交通和环境的关系
   珠江三角洲地区由广州、深圳、佛山、珠海、东莞、中山等城市组成，其经济发达，人口密集，外向型经济总体水平较高，在广东省乃至全国处于重要的地位。近年来珠江三角洲地区不断优化产业结构，拥有各种类型、各种层次产品的强大生产能力，加工产品种类达到数万种，形成同行业上下游产品之间、不同行业之间完善的产业体系。珠江三角洲地区经济的快速增长增大了客货流量，同时也使得该地区的流动人口增多，这都促使机动车辆激增，而传统的机动车辆排放的尾气会对大气造成相当大的污染。由此可见，其特殊的地理经济与交通和环境的关系，促使该地区必须在车用燃料方面作出合理科学的选择。
    目前作为车用清洁替代燃料中技术最成熟、最容易推广使用的是液化石油气(LPG)燃料汽车，它不仅具有低消费、低噪声、动力性能较好的特点，更重要的是大大降低了城市环境污染，具有较高的环境效益。根据广州市公交车和出租车采用LPG燃料汽车所取得的成效可以推断，珠江三角洲地区全面推广LPG汽车将有利于该地区健康稳定发展[2～3]。
2 推广LPG汽车的环保效益分析
2.1 LPG与汽油的燃烧特性比较
    LPG汽车燃料的主要成分是丙烷和丁烷，为了比较LPG与汽油的燃烧特性，对LPG汽车燃料与汽油的性质进行比较，见表1。
表1 LPG汽车燃料与90号汽油的性质比较
项目
LPG汽车燃料
90号汽油
丙烷
丁烷
H、C原子数比
2.67
2.50
2.00～2.30
常压下沸点/℃
-42.1
-0.5
30.O～90.O
低热值/(MJ·kg-1)
45.77
46.39
43.90
辛烷值
111.5
95.0
92.0
常压下着火温度/℃
466
430
390～420
火焰传播速度/(cm·s-1)
38
37
39～47
理论空燃比(质量比)
15.6
15.4
14.7
火焰温度/℃
1970
1975
2197
    根据表1的数据经研究可知，LPG作为汽车燃料有如下优点：
    ① 汽油会稀释发动机运动部件的润滑油，使其润滑情况变差，加快零部件的磨损[4]。而LPG汽车燃料是以气态方式进入气缸，与空气混合良好，燃烧充分，不易污染润滑油。LPG汽车发动机运转平稳，从而延长其使用寿命。
    ② LPG汽车燃料的平均着火温度比汽油高约10%，平均火焰传播速度比汽油小约10%，这说明LPG汽车燃料起火爆炸的诱导期较长，火焰蔓延速度较慢，使用时更安全[5]。
    ③ LPG汽车燃料主要组分为丙烷和丁烷，热值比汽油高约4%～5%，而且其雾化性好、混合均匀、空燃比较高。一定量空气匹配的LPG比汽油少约6%，燃烧更充分，效率更高。
    ④ LPG的辛烷值比汽油高约8%～19%，抗爆震性能较好，通过提高压缩比可以提高汽车的动力性和经济性。而且LPG汽车发动机运转平稳、低速性能比燃油汽车好，尤其适用于车辆拥挤、人口密集的大城市使用[6]。
2.2 LPG汽车与汽油汽车尾气比较[7]
    汽车尾气主要由C0、HE、N0x等构成，是造成大气污染的主要因素之一。减少汽车尾气污染物质的排放量，是提高空气质量的有效措施之一。LPG的主要组分为丙烷和丁烷，其他污染源杂质少，因而使用LPG作为汽车动力燃料，排放的尾气中不含铅和苯，硫含量极微。而汽油主要组分为C4至C12的烃类，另外含有微量的硫、铅等元素，其燃烧尾气中含有较多的危害物质。不同转速下汽车发动机废气排放测试数据见表2。
表2 不同转速下汽车发动机废气排放测试数据
转速/(r·min-1)
汽油发动机
LPG发动机
C0摩尔分数/%
HC摩尔分数/10-6
C0摩尔分数/%
HC摩尔分数/10-6
1000
7.3
250
0.05
80
1500
6.O
350
0.07
50
2000
4.3
260
0.12
20
2500
3.5
130
0.30
60
3000
3.0
120
0.45
50
3500
2.5
100
0.40
65
    分析表2数据可知，发动机从燃用汽油改为LPG燃料后，C0排放量平均下降92.6%，HC排放量平均下降65.5%。使用LPG汽车燃料，可以使汽车尾气排放物中HC、CO污染物质明显减少，大大减轻了对环境的污染程度，这充分显示了LPG作为汽车燃料优越的环保效益。
2.3 LPG公交车环保效益实例分析
    珠江三角洲某市自1999年成为全国12个清洁汽车试点示范城市之一以来，积极推行LPG汽车，截至2008年底，该市已有7000多辆公交车、1.6×104辆出租车使用LPG清洁能源，分别占公交车、出租车总数的80%和100%，彻底根治了困扰广大市民的公交车冒黑烟现象。该市LPG公交车尾气检测结果见表3。
表3 某市LPG公交车尾气检测结果
项目
C0体积分数/%
HC体积分数/10-6
N0x体积分数/10-6
高怠速检测值
≤0.01
68.5
132.5
高怠速北京标准
0.7
200.0
没有要求
低怠速检测值
≤0.01
111.2
76.1
低怠速北京标准
1.5
250.0
没有要求
    根据表3的检测结果可知，该市LPG公交车污染物的排放状况总体上优于北京标准DB 11-044《汽油车双怠速污染排放标准》：C0的排放含量极微；HC在高怠速时仅约为北京标准的1/3，低怠速时也仅约为北京标准的40%。另外，在缓解该市燃油供应紧张方面，LPG公交车、出租车可替代燃油共47.1×104t/a，占该市年燃油消耗量250×104t/a的18.84%，对燃油的使用减少了约20%。由此可见，使用LPG汽车燃料的环保效能在实际应用中得到了有效的检验。
3 推广LPG汽车的经济效益分析
   从理论上分析，由表1数据可知，LPG汽车燃料的热值和空燃比比汽油高，燃用LPG汽车燃料比燃用汽油节省。从目前的零售油价、气价的差价和车辆的燃料消耗情况，结合车辆的行驶里程，比较分析得出表4、5的结果(以广州市2011年初的市场零售价格为参考)。
表4 公交车：LPG、汽油作为燃料比较
假设车总数/辆
2000
燃料种类
柴油
LPG
每辆车日行驶里程/km
200
200
燃料价格/(元·L-1)
7.17
4.50
每100km的燃料消耗量/L
41.0
62.0
日燃料费用/(元·辆-1)
587.94
558.00
日节约燃料费用/(元·辆-1)
—
29.94
日总节约费用/元
—
59 880
表5 小轿车：LPG、汽油作为燃料比较
假设车总数/辆
2000
燃料种类
93号汽油
LPG
每辆车日行驶里程/km
200
200
燃料价格/(元·L-1)
7.33
4.50
每100km的燃料消耗量/L
11.0
12.5
日燃料费用/(元·辆-1)
161.26
112.50
日节约燃料费用/(元·辆-1)
—
48.76
日总节约费用/元
—
97 520
   根据表4和表5数据分析可知，在假设的车辆数量和日行驶里程的情况下，使用LPG代替汽油，公交车节约费用达59880元，出租车节约费用达97520元。购置一辆LPG公交车约多40000元，而每辆LPG公交车日节约费用为29.94元，需3～4年收回成本；对于出租车目前主要是通过加装一套LPG供给系统改装成LPG汽车，费用约6000元，而每辆车日节约费用为48.76元，即4个月就能收回成本。所以从长远来看，使用LPG作为汽车燃料具有明显的经济效益。
4 结论和建议
   我国LPG汽车技术成熟，在面临能源短缺和高油价的情况下，推行LPG汽车不但能够缓解能源压力，更重要的是有利于保护环境。根据以上数据的综合分析可知，对珠江三角洲地区，采用LPG燃料不仅具有优越的环保效益，还具有一定的经济优势，对该区域的健康发展将起到良好的推动作用。因此，在珠江三角洲地区经济一体化的同时，建议该地区在交通运输上逐步实现统一的LPG燃料供应机制。针对我国LPG汽车普及率较低的情况，政府应尽快推出相应的优惠政策(包括LPG的价格、税收、补贴等方面)，鼓励人们使用绿色燃料，加快LPG燃料的全面推广和应用，改善人类赖以生存的空气质量。
参考文献：
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[3] 蔡文娟，罗东晓.广州市燃气汽车的发展方向[J].煤气与热力，2006，26(6)：17-20.
[4] 马丽.城市液化石油气汽车发展若干问题的探讨[J].煤气与热力，1998，18(5)：33-35.
[5] 吴佩英.发展燃气汽车有关问题的探讨[J].煤气与热力，2000，20(2)：131-133.
[6] 章建华，孙利，沈本贤.清洁汽车燃料—LPG的应用可能性及投资回收分析[J].石油化工技术经济，2002，18(2)：19-21.
[7] BRUINSMA H A.Experience in promoting LPG vehicles in Europe[J].Presentation for International Symposium on Fuel Gas Vehicles，2000(3)：29-30.
 
 
(本文作者：徐启俊 方江敏 曹光贵 华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州 510640)